(57)【要約】【課題】  スラント型のベッドを備えた旋盤の刃物台のＸ軸方向移動のように、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送り時の加減速速度を設定する方法に関し、ワーク加工中における刃物台の早送り時間を短縮してロスタイムの減少を図り、工作機械の生産性を高める。【解決手段】  高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇方向への移動時の加速特性と、上昇方向への移動時の減速特性と、下降方向への移動時の加速特性と、下降方向への移動時の減速特性との４個の加減速特性を個別に設定する。工作機械を制御するＮＣ装置は、移動時に上下移動を伴う刃物台の送りモータに早送り指令を与えるとき、その早送り方向が上昇方向か加工方向かを判別し、上昇時には上昇移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与え、下降時には下降移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与える。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
早送り時の移動速度と当該移動速度への加減速特性とを設定する工作機械における刃物台の早送り速度設定方法において、
高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動時の加速特性と減速特性と、及び、下降移動時の加速特性と減速特性とを個別に設定することを特徴とする、工作機械における刃物台の早送り速度設定方法。
【請求項２】
早送り時の移動速度と当該移動速度への加減速特性とを設定する工作機械における刃物台の早送り速度設定方法において、
高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動の加速時及び下降移動の減速時に用いる重負荷加減速特性と、下降移動の加速時及び上昇移動の減速時に用いる軽負荷加減速特性とを設定することを特徴とする、工作機械における刃物台の早送り速度設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械における刃物台の早送り速度の設定方法に関するもので、例えばスラント型のベッドを備えた旋盤における刃物台のＸ軸方向移動のように、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送り速度、特にその加減速速度を設定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の加工能率を向上させるためには、退避位置と加工位置との間の刃物台の移動や、ある加工位置から次の加工位置への刃物台の移動のように、ワークの加工を伴わない刃物の移動をできるだけ短時間で行いたいという要求がある。一方、刃物台の移動は、ＮＣ制御される送りモータで行われるのが一般であるが、高速移動させようとすると、加減速時の慣性トルクが大きくなり、また送りモータの最高回転数の制限もあるので、刃物台の早送り速度にも自ずと制限が生ずる。
【０００３】
そこで、加工時間短縮の要求と電動機の特性からくる制限を考慮して、工作機械に設けられているそれぞれの刃物台について、早送り時の移動速度と当該移動速度に達するまでの加減速特性とを設定してワークの加工を行っている。すなわち、加工プログラムによって刃物台に早送り指令が与えられたとき、ＮＣ装置は設定された加減速特性と移動速度に従って刃物台を目標位置へと移動させるのである。
【特許文献１】特開２００１‐１０５２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の工作機械における刃物台の早送り速度の設定は、刃物台の各移動方向、例えば一般的な旋盤の刃物台であれば、図９に示すような設定画面のＡ部分のＺ軸方向とＸ軸方向とのそれぞれの方向について、移動速度ｖと加減速時間ｔとの２つのパラメータを設定することにより行われていた。すなわち、刃物台の速度を縦軸に取り、時間を横軸に取って示した図１０の線図における移動速度ｖと加減速時間ｔとを設定していた。ＮＣ装置は、早送りが指令されたときに、加速時と減速時に同じ設定値ｔを用いて早送りを制御していたのである。
【０００５】
この発明は、工作機械のワーク加工時間の短縮を図ることを課題としており、その一環としてワーク加工中における刃物台の早送り時間を短縮してロスタイムの減少を図ることにより、工作機械の生産性を高めることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本願の工作機械における刃物台の早送り速度設定方法は、早送り時の移動速度と当該移動速度への加減速特性とを設定する工作機械における刃物台の早送り速度設定方法において、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇方向への移動時の加速特性と、上昇方向への移動時の減速特性と、下降方向への移動時の加速特性と、下降方向への移動時の減速特性との４個の加減速特性を個別に設定するというものである。工作機械を制御するＮＣ装置は、移動時に上下移動を伴う刃物台の送りモータに早送り指令を与えるとき、その早送り方向が上昇方向か加工方向かを判別し、上昇時には上昇移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与え、下降時には下降移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与える。
【０００７】
請求項２の早送り速度設定方法、上記方法における設定値の個数を減少させることにより、設定作業を容易にしたもので、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動の加速時及び下降移動の減速時に用いる重負荷加減速特性と、下降移動の加速時及び上昇移動の減速時に用いる軽負荷加減速特性とを設定するというものである。
【発明の効果】
【０００８】
図１に示すようなスラント型のベッド１を備えた旋盤の刃物台３にＸ軸方向の早送りを行わせるとき、刃物台３が上昇する方向の早送り時と下降する方向の早送り時では、刃物台３に作用する重力の関係で、当該刃物台のＸ軸送りモータに作用するトルクが変化し、更に加減速時には、刃物台３の加減速に伴う慣性が作用する。
【０００９】
従来の早送り速度の設定では、移動方向及び加速か減速かに関わらず、一定の加減速時間ｔを用いて刃物台の移動を行っていたので、この加減速時間ｔの設定値としては、刃物台の重量と慣性力とが同方向に作用するときの、すなわち送りモータに作用するトルクが最大となるときの負荷トルクに基づいて、送りモータの加減速時間ｔを設定する必要があった。
【００１０】
そのため逆方向のとき、すなわち加減速による慣性力と重力とが互いに逆方向に作用するとき（上昇移動時の減速時及び下降移動時の加速時）には、モータトルクに十分余裕がある状態で加減速動作が行われていた。逆に言えば、加減速の慣性と重力とが逆方向に作用する加減速時には、モータトルクに必要以上の余裕を持たせた状態で加減速を行っていたのである。
【００１１】
これに対してこの発明では、慣性と重力とが同方向に作用する加減速時と逆方向に作用する加減速時とで異なる設定値を用いることができる。そのため、図４および図８に示すように、慣性と重力とが反対方向に作用する加減速領域ｔ２、ｔ３、ｔｂにおいては、従来より短い時間で刃物台の加減速を行うことができ、従って設定速度ｖでの刃物台の移動時間を長くすることができ、送りモータに負担をかけないで、より急速な早送りが実現でき、トータルとしての早送り時間を短縮でき、刃物台の移動待ちによるロスタイムが減少して、加工時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図１は、スラント型ベッドと上下の刃物台を備えた旋盤の模式的な側面図で、１はベッド、２は主軸軸線、３Ｌは下刃物台、４Ｌは下刃物台のＸ送りモータ、３Ｕは上刃物台、４Ｕは上刃物台のＸ送りモータ、５Ｕは上刃物台のＹ送りモータである。
【００１３】
図中の矢印ＸＬ、ＸＵ、ＹＵは、刃物台３Ｌ、３ＵのＸ方向及びＹ方向の移動方向を示している。図１に示した旋盤では、下刃物台３ＬはＺ及びＸ方向の２次元平面を移動し、上刃物台３ＵはＸ、Ｚ及びＹ方向の３次元空間を移動する。なお、Ｚは主軸の軸線２の方向、Ｘはバイトの切込み送り方向で、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ互いに直交する方向である。
【００１４】
図２は、この発明の第１実施形態における早送り速度の設定画面の一例を示した図である。図２のＡ部分のＸ、Ｙ、Ｚは上述したそれぞれの方向の早送り速度を設定する欄であり、Ｃは主軸回転の早送り速度を設定する欄である。図に示すように、Ｘ、Ｚ、Ｃ、Ｙのそれぞれについて、移動速度ｖと加減速時間ｔを設定するようになっており、特にＸ方向とＹ方向については、刃物台上昇時の加速時間ｔ１と減速時間ｔ２及び刃物台下降時の加速時間ｔ３と減速時間ｔ４とをそれぞれ個別に設定するようになっている。
【００１５】
図３は、図２の設定画面で設定された値を用いて図１の旋盤における下刃物台３ＬのＸ送りモータ４Ｌを早送り制御するときの制御手順を示すフローチャートの一例を示した図である。早送りが指令されると、現在位置のＸ座標Ｘ１と目標位置のＸ座標Ｘ２とが比較され、両者が等しければ当然Ｘ送りモータ４Ｌには運転指令が与えられない。Ｘ２とＸ１とが等しくないときは、ステップ３０１でその大小が比較され、Ｘ２がＸ１より小さいとき、すなわち下刃物台では上昇移動となるときは、早送り時の加速特性を決める加速パラメータにＸ方向上昇時の加速設定値ｔ１を代入し、減速特性を決定する減速パラメータにＸ方向上昇時の減速設定値ｔ２を代入する（ステップ３０２）。また、逆にＸ２がＸ１より大きいときは、下刃物台３Ｌでは、刃物台の下降方向移動となるので、加速パラメータにＸ方向の下降移動時の加速設定値ｔ３を代入し、減速パラメータにＸ方向の下降移動時の減速設定値ｔ４を代入する（ステップ３０３）。そして、設定された移動速度ｖと上記手順で代入された加速パラメータ及び減速パラメータを用いて、Ｘ送りモータ４Ｌを駆動して下刃物台３Ｌを目標のＸ座標位置Ｘ２まで移動させる。
【００１６】
図４は、上記制御による早送り時の下刃物台の動作を示す線図で、（ａ）は上昇方向に移動するとき、（ｂ）は下降方向に移動するときのものである。図に示すように、慣性負荷と重力とが同方向に作用する上昇方向の加速時の加速時間ｔ１は、慣性力が重力と逆向きとなる減速時間ｔ２より大きく設定されている。同様に慣性力と重力が逆方向に働く下降時の加速時間ｔ３は、慣性力と重力とが同方向に働く減速時間ｔ４より小さく設定されている。これらの設定時間は、送りモータ４Ｌの許容トルクを考慮して設定されるから、
【００１７】
図１０に示す従来方法での加減速時間ｔは、モータに最大の加減速負荷がかかる状態での加減速時間を設定する必要があり、従って従来方法における加減速時間ｔは、上記実施形態における加速時間及び減速時間の中の最大の時間ｔ１又はｔ４に相当する時間に設定しなければならない。すなわち、上記実施形態においては、慣性力と重量とが逆方向に作用する上昇移動時の減速時間ｔ２と、下降移動時の加速時間ｔ３とを従来方法における加減速時間ｔより遥かに短い時間に設定することができ、従って、刃物台の早送りを従来方法より短時間で行うことが可能になる。
【００１８】
図３に示したフローチャートは、下刃物台３ＬのＸ方向早送り時のものであるが、上刃物台３ＵのＸ方向移動の場合には、ワークに近づく方向が刃物台３Ｕの下降方法となるので、図３のステップ３０１の判定条件が逆になる。その他の手順は図３と同じである。
【００１９】
図１の旋盤の上刃物台３Ｕは、Ｙ方向にも移動可能になっている。上刃物台３ＵのＹ方向早送り時にも上昇移動と下降移動とが生ずるので、図２の設定画面でＹ方向の移動速度と上昇時と下降時の加速時間及び減速時間をそれぞれ個別に設定する。その設定値を用いたＹ軸送りモータの制御手順が図５に示されている。
【００２０】
図５のフローチャートは、Ｙ座標の上方を正方向とした場合の例で、目標座標Ｙ２が現在座標Ｙ１より大きいときが刃物台の上昇方向となる場合である。従って、ステップ５０１ではＹ２がＹ１より大きいときが上昇方向移動であるので、上昇時にはステップ５０２で加速及び減速パラメータに上昇時の設定値ｔ１、ｔ２を代入し、下降時にはステップ５０３で加速及び減速パラメータに下降時の設定値ｔ３、ｔ４を代入して、早送りを行っている。
【００２１】
図６ないし図８は、この発明の第２実施形態を示す図で、刃物台の重力と加減速慣性とが同方向に働く上昇時の加速設定値と下降時の減速設定値として同じ値（重慣性設定値）を用い、刃物台の重力と加減速慣性力とが逆方向に働く上昇方向減速値と下降方向加速値とに同じ値（軽慣性設定値）を用いる例である。この場合には、加減速パラメータの設定画面のＸ方向とＹ方向の設定欄は、図６のＡ部分に示すように、移動速度ｖ、重慣性設定値ｔａ及び軽慣性設定値ｔｂのそれぞれ３個ずつである。
【００２２】
図７は、この第２実施形態のときの下Ｘ送りモータ４Ｌの早送り制御手順を示したフローチャートで、図３のものと同様にステップ７０１で刃物台の上昇移動か下降移動かを判定し、上昇の場合には、加速時に刃物台の重量と加速慣性とが同方向に働き、減速時には刃物台の重量と減速慣性とが逆方向に働くので、加速パラメータにＸ方向重慣性設定値ｔａを代入し、減速パラメータにＸ方向軽慣性設定値ｔｂを代入する（ステップ７０２）。下降の場合には、ステップ７０３に示すように、その逆になる。その後、目標座標Ｘ２まで早送りを行う。
【００２３】
図８は、第２実施形態の刃物台の送り線図で、（ａ）は上昇移動時、（ｂ）は下降移動時のものである。図に示すように、送りモータに大きな負荷がかかる上昇方向加速時及び下降方向減速時には、従来と同程度の加減速時間ｔａで加減速を行い、負荷が小さい上昇方向減速時と下降方向加速時には、従来より短い時間ｔｂで加減速が行われる。従って、刃物台の早送りに必要な時間が短縮され、全体としてのワークの加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スラント型ベッドと上下刃物台を備えた旋盤の刃物台のＸ移動とＹ移動を示す模式図
【図２】第１実施態様の設定画面の一例を示す図
【図３】第１実施態様の下刃物台Ｘ送りモータの早送り制御を示すフローチャート
【図４】刃物台の早送り上昇時と下降時の動作線図
【図５】第１実施態様の上刃物台Ｙ送りモータの早送り制御を示すフローチャート
【図６】第２実施態様の設定画面の一例を示す図
【図７】第２実施態様の下刃物台Ｘ送りモータの早送り制御を示すフローチャート
【図８】第２実施態様の刃物台の早送り上昇時と下降時の動作線図
【図９】従来の設定画面の一例を示す図
【図１０】従来の刃物台の早送り上昇時と下降時の動作線図
【符号の説明】
【００２５】
１  ベッド
２  主軸軸線
３  刃物台
４  Ｘ送りモータ
５  Ｙ送りモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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